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研究发现产生伽马射线爆发的爆炸可能超过光速

2019

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阿刚

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  查尔斯顿学院(College Of Charleston)天体物理学家乔恩·哈基拉(Jon Hakkila)和密歇根理工大学(Michigan Technological University)罗伯特·尼米洛夫(Robert Nemiroff)发表的研究表明:产生伽玛射线爆发的爆炸实际上可能超过周围气体云中的光速(是指气体云中的光速),但这并不违反爱因斯坦的相对论。Hakkila和Nemiroff提出:这种超光速射流可以创造伽马射线爆发光曲线中看到的时间可逆性。

  然而,这些喷射流并没有违反爱因斯坦的相对论,因为它们只比光通过喷射介质的速度快,而不是比光通过真空的速度快。想象这种超光速运动的一个好方法是:想象池塘一边的人朝你的方向跳过一块石头。频繁跳跃的石头在跳跃之间在空气中移动的速度,比它产生的波浪在水中移动的速度要快,你会看到由接近石头的每一次跳跃以相反顺序产生的波浪,来自最近的跳跃波浪最先到达,那些来自最初的跳跃波浪最后到达。

  这种“超光速”爆炸的解释保留了公认伽马射线爆发喷流模型的许多特征。然而,Nemiroff等提出的方案涉及切伦科夫辐射,这是一种由超光速运动产生的光,以前人们认为这种光在产生伽马射线暴的光曲线时并不重要。标准伽马射线爆发模型忽略了时间可逆的光曲线特性,超光速喷射运动说明了这些特性,同时保留了许多标准模型特征,其研究发现发表在《天体物理学》上。

  本研究用一个简单模型来解释伽马射线暴(GRB)脉冲光曲线中的时间反转和拉伸残差。在这个模型中,膨胀伽马射线暴射流中的冲击波从亚光速加速到“超光速”,或者从超光速减速到亚光速。冲击波与周围介质相互作用,当在该介质中传播速度快于光速时,产生切伦科夫和/或其他碰撞辐射,当传播速度低于光速时,产生其他机制(例如热化康普顿或同步激波辐射)。这些转变通过相对论图像加倍的过程创建时间向前和时间反转光曲线特征集合。

  该模型可以解释各种无法解释但观察到的伽马射线暴脉冲行为,包括在时间反转的伽马射线暴脉冲残差中观察到的伸展量以及伸展因子与脉冲不对称性之间的关系。该模型适用于所有伽马射线暴类,因为在长/中伽马射线暴、短伽马射线暴和X射线耀斑中观察到了类似的脉冲行为。自由模型参数是撞击器亚光速运动时的洛伦兹因子,超光速运动时的洛伦兹因子,以及受冲击介质中的光速。